分布式新能源接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題分析

1、    分布式新能源接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題分析    鐘筱怡摘 要：近年來，隨著全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化以及世界性能源危機(jī)的爆發(fā)，各個行業(yè)都在研究清潔節(jié)能的新能源，從而實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。智能電網(wǎng)技術(shù)將可再生能源與電網(wǎng)有機(jī)結(jié)合起來，極大地推動了新能源的發(fā)展。新能源的利用方式分成集中式和分布式，將分布式新能源接入到電網(wǎng)中，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電能，因此，必須采取有效的措施，消除電網(wǎng)影響。該文主要分析了分布式電源并網(wǎng)對電能質(zhì)量的影響并提出了相應(yīng)的解決措施。關(guān)鍵詞：分布式 新能源接入 智能電網(wǎng) 電能質(zhì)量：tm711 ：a ：1674-098x（20

2、17）06（b）-0055-02分布式發(fā)電技術(shù)指的是以可再生資源為主的小型發(fā)電裝置，這種發(fā)電裝置的發(fā)電容量一般是幾十或者幾百千瓦的微型燃?xì)廨啓C(jī)、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、燃料電池、風(fēng)力發(fā)電等，這種發(fā)電裝置就布置在電力負(fù)荷附近。分布式發(fā)電技術(shù)具有投資小、能源利用率高、節(jié)能環(huán)保，能夠減少電能遠(yuǎn)距離運(yùn)輸過程中的電力損失，提高供電的可靠性和安全性等優(yōu)點(diǎn)。然而，分布式電源并入電網(wǎng)中，對主電網(wǎng)會產(chǎn)生一定的影響，尤其是大功率電力電子開關(guān)設(shè)備廣泛應(yīng)用在分布式電源中，造成主電網(wǎng)電壓波形畸變、電壓閃變和三相不平衡等問題，嚴(yán)重影響了配電網(wǎng)的輸電質(zhì)量。因此，探討分布式新能源接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題，對促進(jìn)我國新能源的發(fā)展和應(yīng)

3、用具有重要意義。1 分布式電源并網(wǎng)對電能質(zhì)量的影響電能質(zhì)量主要指的是供電質(zhì)量，具體體現(xiàn)在電流質(zhì)量、電壓質(zhì)量、用電質(zhì)量等，衡量供電質(zhì)量的指標(biāo)有3項參數(shù)：電壓、波形、頻率。分布式電源并網(wǎng)造成電力用戶設(shè)備故障或者出現(xiàn)電壓波動、頻率偏差、三相不平衡、電壓中斷、瞬態(tài)過電壓等問題，影響供電的持續(xù)性。分布式接電源并網(wǎng)對電能質(zhì)量的影響具體體現(xiàn)在電壓偏差、電力諧波等影響。1.1 諧波和間諧波問題諧波指的是電流或者電壓中含有的頻率就是基波頻率整倍數(shù)的分量，其中大于基波頻率且為整倍數(shù)的分量就是諧波。間諧波指的是那些非工頻頻率整倍數(shù)的諧波，一般是由非線性沖擊負(fù)荷或者較大電壓波動造成的，比如：異步電機(jī)、電焊機(jī)、變頻調(diào)速

4、裝置等都是間諧波。微型電網(wǎng)的諧波和間諧波都對電能質(zhì)量會產(chǎn)生一定影響，按照國際上通用的電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波的要求，0.38 kv低壓電網(wǎng)的諧波電壓總畸變率最高不能超過5%。變流器是分布式新能源并網(wǎng)的諧波和簡諧波主要來源，通過同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)的分布式電源產(chǎn)生的諧波和間諧波對電網(wǎng)的影響比較小，幾乎可以忽略不計。但是經(jīng)過逆變器接入電網(wǎng)的分布式電源會產(chǎn)生大量的諧波，這是由于電力電子元件的大量使用，增加了電力系統(tǒng)非線性負(fù)荷，產(chǎn)生了大量的諧波，諧波的介次和幅度受到發(fā)電方式的影響。1.2 電壓波動分布式接入電源對電壓波動的影響主要有以下幾個方面：第一，分布式電源的關(guān)啟與自然條件、政策法規(guī)、電力市

5、場以及用戶需求有關(guān)，分布式電源的不規(guī)律關(guān)啟很容易導(dǎo)致功率輸出的波動，從而影響配電網(wǎng)的電壓波動。第二，分布式電源輸出功率的變化也會造成電壓波動。在電力系統(tǒng)中熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、供電需求變化都會影響到輸出功率的變化。第三，由于分布式電源的接入，增加了電力系統(tǒng)短路容量，從而增加了系統(tǒng)電壓，一定程度上削弱了區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)的電壓波動。2 電能質(zhì)量改善方法和微電網(wǎng)技術(shù)2.1 改善電能質(zhì)量的方法改善電能質(zhì)量的方法目前最普遍的就是加裝快速響應(yīng)的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，比如：源濾波器、靜止無功補(bǔ)償器和控制器等。在中低壓配電網(wǎng)中，電壓的波動和電能符合變化與短路電容相關(guān)。在短路容量一定的情況下，無功補(bǔ)償是抑制電壓波動最有效的方法

6、，這種方法對風(fēng)電場作用明顯，將柔性交流設(shè)備運(yùn)用在風(fēng)電網(wǎng)，解決電網(wǎng)運(yùn)行過程中存在的無功補(bǔ)償以及電壓穩(wěn)定問題，能夠提高風(fēng)電場的運(yùn)行效率。比如：將svc、upfc以及靜止同步補(bǔ)償器運(yùn)用在風(fēng)力發(fā)電站中，對電力系統(tǒng)中的無功過剩、電網(wǎng)系統(tǒng)短路故障、風(fēng)電場風(fēng)速驟變等有極大的改善。其次，安裝超導(dǎo)儲能裝置也是解決分布式電源接入的電能質(zhì)量問題的方法。超導(dǎo)儲能裝置是一種基于cto的雙橋結(jié)構(gòu)換流裝置，響應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)換率高，能夠獨(dú)立調(diào)節(jié)有功功率和無功功率，給電力系統(tǒng)提供功率補(bǔ)償。而且這種超導(dǎo)儲能裝置對接入點(diǎn)的電壓比較小，補(bǔ)功效果更加明顯。此外，公共連接短路容量比和線路x/r能有效抑制風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動和閃變現(xiàn)象的發(fā)

7、生。當(dāng)x/r值對應(yīng)的線路阻抗角在60°70°之間，并入網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的電壓波動和閃變值最小，目前常用的辦法就是加裝有源濾波器或者級聯(lián)多電平變流器解決電力系統(tǒng)的電力電子開關(guān)器件產(chǎn)生的諧波問題。2.2 微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用微電網(wǎng)是由微型電源和電力負(fù)荷組成的系統(tǒng)，能夠提供電源和熱量，它將發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、電力電子裝置以及各種分布式電源聯(lián)合起來，通過微電網(wǎng)內(nèi)部的控制器、協(xié)調(diào)器以及能量管理器對電網(wǎng)進(jìn)行有效的控制。微電網(wǎng)技術(shù)能夠協(xié)調(diào)各種分布式電源和主電網(wǎng)的矛盾，減少分布式能源并網(wǎng)對主電網(wǎng)的影響，從而提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性。微電網(wǎng)中一般設(shè)置了儲能裝置，增加了電力系統(tǒng)的慣性，提高了電源對電力負(fù)

8、荷階躍變化的響應(yīng)速度，降低了頻率和電壓波動的影響。3 在智能微電網(wǎng)框架下電能質(zhì)量的研究方向大規(guī)模分布式電源接入形成的微電網(wǎng)引起了很多問題，隨著傳統(tǒng)電網(wǎng)逐漸向智能電網(wǎng)發(fā)展，為微電網(wǎng)的智能化發(fā)展提供了發(fā)展的契機(jī)。智能微電網(wǎng)具有智能電網(wǎng)的集成、互動、優(yōu)化和自愈等優(yōu)勢，在智能微電網(wǎng)框架下分布式電源微電網(wǎng)的電能質(zhì)量還需要解決3個問題：第一，協(xié)調(diào)控制技術(shù)。電力系統(tǒng)的電能是瞬間平衡的，智能微電網(wǎng)同樣如此，多個微電源之間如何進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，保持電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性，減小微電網(wǎng)對主電網(wǎng)的影響。agent系統(tǒng)具有響應(yīng)力、自愈性和自發(fā)性；mas系統(tǒng)具有靈活分區(qū)、無功補(bǔ)償裝置定值自動修改等作用，能夠有效地解決微電網(wǎng)這一

9、難題。第二，分布式儲能技術(shù)。微電網(wǎng)不僅要為電力用戶提供優(yōu)質(zhì)的電能，而且還要將分布式發(fā)電和儲能系統(tǒng)組成的微電網(wǎng)接入到電力主網(wǎng)中，電力用戶能夠從當(dāng)?shù)氐奈㈦娋W(wǎng)和主電網(wǎng)中同時獲得電力功率，排除電網(wǎng)中的干擾，從而確保電能質(zhì)量。第三，直流微電網(wǎng)。與交流微電網(wǎng)相比，直流微電網(wǎng)需要使用專用的直流輸電線路，各個直流微電網(wǎng)比較容易協(xié)調(diào)控制，只要在為微電網(wǎng)與主電網(wǎng)之間設(shè)置一個逆變器，就能減少無功功率帶來的電力損耗，裝置能夠?qū)χ绷魑㈦娋W(wǎng)的電源和電力負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償。4 結(jié)語隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及電網(wǎng)的快速發(fā)展，分布式新能源的應(yīng)用越來越廣。尤其是以風(fēng)電和光伏太陽能發(fā)電技術(shù)近年來發(fā)展迅速，與電網(wǎng)結(jié)合在一起，形成了一個高度靈活的電力網(wǎng)絡(luò)，提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，但是分布式電源的接入嚴(yán)重影響了電能的質(zhì)量。因此，還需要對分布式新能源并網(wǎng)進(jìn)一步的分析和研究。參考文獻(xiàn)1 凌俊斌，劉婷.分布式新能源接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題分析j.通信電源技術(shù)，2016，33（5）：146-147.2 韓智海.分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)電能質(zhì)量分析d.山東大學(xué)，2013.3 何正友.分布式新能源接入電網(wǎng)的